第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护（复习讲义）（福建专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护 目录 01 考情解码·命题预警 2 02 体系构建·思维可视 3 03 核心突破·靶向攻坚 5 考点一 电解原理 4 知识点1 电解和电解池 4 知识点2 电解规律 5 知识点3 电解池电极反应的书写 6 考向1 电解规律及电解产物的判断 7 思维建模 电解池阴极和阳极的判断方法 考向2 电极反应的书写 10 思维建模 电极反应的书写方法 考点二 电解原理的应用 14 知识点1 氯碱工业 14 知识点2 电冶金 16 考向1 电解原理的应用 16 思维建模 电解池题型的解题思路 考向2 交换膜在电化学中的应用 19 思维建模 离子交换膜 考向3 有关电化学的计算 23 思维建模 电化学中有关计算的方法 考点二 金属的腐蚀与防护 27 知识点1 金属腐蚀 27 知识点2 两种保护方法 28 考向1 金属的腐蚀 29 考向2 金属腐蚀的防护 31 思维建模 金属防护分析建模 04 真题溯源·考向感知 34 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 电解原理 选择题 非选择题 T5、T9 T8 T9 电解原理综合应用 选择题 非选择题 T9 T8 T9 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 考情分析： 1．从命题题型和内容上看：主要在选择题中出现。主要包含金属的精炼、科研成果、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。 2．从命题思路上看：主要在相关背景下综合考察考生对原电池、电解池的相关概念以及原理的理解掌握，对考生综合能力的要求较强。 复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 考点一 电解原理 知识点1 电解和电解池 1.电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 2.电解池：电能转化为化学能的装置。 3.电解池的构成 ①有与电源相连的两个电极。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成闭合回路。 4．电极名称和电极反应式 电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液 5．电子流向和离子移动方向 导线上(外电路)电子从电源的负极流出，经导线流向电解池的阴极。电解池的阳极上产生的电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。 得分速记 1．放电指的是电极上的得、失电子。 2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 3．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。 4．电解水溶液时，K+~Al3+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。 7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。 知识点2 电解规律 1．阳极产物的判断 （1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 （2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序： 活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 2．阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 （1）若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 （2）放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型 得分速记 类型 电极反应特点 电解质溶液 电解质浓度 pH 电解质溶液复原 电解 水型 阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性) 阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性) 强碱(NaOH) 增大 增大 加水 含氧酸(H2SO4) 增大 减小 加水 活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4) 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(HCl) 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2) 减小 — 加氯化铜 放H2 生碱型 阴极：H2O放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐(NaCl) 生成新电解质 增大 通入HCl(g) 放O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生成酸 不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4) 生成新电解质 减小 加氧化铜 知识点3 电解池电极反应式的书写 1．基本电极反应式的书写 用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑) 用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu 用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 Mg2＋＋2e－===Mg 2．提取“信息”书写电极反应式 铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 阳极 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 阴极 6H＋＋6e－===3H2↑ 用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH 阳极 2MnO－2e－===2MnO 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl 阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl 3．多膜电解池方程式书写及分析 (1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水) 阳极室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ 吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO和SO穿过阴膜进入阴极室(右室)。 阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑ HSO ＋ OH－===SO＋H2O 产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠 (2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)] 阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 产品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O 原料室：B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室 阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 考向1 电解规律及电极产物的判断 例1 （24-25高二上·广东广州·期末）溶液中存在如下平衡：(蓝色)(黄色)。已知蓝色与黄色的复合色为绿色，蓝色的溶液加热后会变为绿色。下列说法正确的是 A．该反应的 B．加入少量固体，溶液颜色由蓝色变为绿色 C．加热蒸干溶液，最终得到固体 D．惰性电极电解溶液，阳极产物为 【答案】B 【详解】A．加热使溶液变绿，说明升温促使平衡向正反应方向移动，故正反应为吸热，ΔH>0，A错误； B．加入NaCl增加Cl⁻浓度，平衡右移，黄色[CuCl4]2-浓度增大，蓝色与黄色混合呈绿色，B正确； C．CuCl2溶液蒸干时，促进水解且Cu2+水解生成的HCl挥发，生成的氢氧化铜受热分解，故残留固体为CuO而非CuCl2，C错误； D．电解CuCl2溶液时，阳极Cl-放电生成Cl2，而非Cu，D错误； 选B。 思维建模 【变式训练1·变载体】（24-25高二下·广西南宁·阶段练习）天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如下图。下列说法错误的是 A．Ni2P电极与电源正极相连 B．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2产生 C．在In/In2O3-x电极上发生的反应为： D．溶液中有2molOH−迁移时，理论上Ni2P电极上有1mol辛腈生成 【答案】D 【详解】A．根据电解质“异性相吸”原理，氢氧根向Ni2P电极移动，说明Ni2P电极为阳极，与电源正极相连，A正确； B．In/In2O3-x电极为阴极，阴极可能有氢离子得到电子，因此可能有副产物H2生成，B正确； C．In/In2O3-x电极为阴极，根据图中信息，阴极上发生的反应为，C正确； D．Ni2P电极上发生的反应为，故溶液中2mol OH-迁移时，生成辛腈物质的量为0.5mol，D错误； 故答案选D。 【变式训练2】（2025·广东·二模）一种固态氧化物电解池能电解CO2和H2O制备合成气(CO、H2)，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是 A．a电极连接外接电源的负极 B．O2-从a电极移向b电极 C．b电极上CO2的反应为CO2+2e-=CO+O2- D．生成的O2中的О元素均来自CO2 【答案】C 【分析】在a电极，O2-失电子生成O2，则a电极为阳极；在b电极，CO2得电子生成CO和O2-、H2O得电子生成H2和O2-，则b电极为阴极。 【详解】A．由分析可知，a电极为阳极，连接外接电源的正极，A不正确； B．在电解池中，阴离子向阳极移动，a电极为阳极，则O2-从b电极移向a电极，B不正确； C．b电极上，CO2得电子生成CO和O2-，则b电极上CO2的反应为CO2+2e-=CO+O2-，C正确； D．在b电极，CO2得电子生成CO和O2-、H2O得电子生成H2和O2-，则生成的O2中的О元素来自固态氧化物、CO2和H2O，D不正确； 故选C。 【前沿科技与学科知识结合】【变式训练3】（2025·宁夏银川·三模）中国科学院通过非热等离子体驱动空气活化生成 ，电化学还原生成 ，为更环保的合成氨生产提供了新的前景。c装置中的隔膜只有气体不能通过。 下列有关说法错误的是 A．a装置中等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的特殊气体 B．c装置中 由右室移向左室 C．阳极的电极反应为 D．b中可能发生反应： 【答案】C 【分析】由图可知，a装置中发生的反应为空气中的氮气与氧气在放电条件下反应生成一氧化氮，一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮；将a装置中得到的氮气、氧气和氮的氧化物通入盛有过量氢氧化钾溶液的b装置中，将氮的氧化物转化为；c装置为电解池，经循环泵加入电解池的在阴极得到电子发生还原反应生成氨气，则m电极为电源的负极、n为正极，装置c中右侧电极为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水。 【详解】A．等离子体中的微粒带有电荷且能自由运动，是物质在气态的基础上进一步形成的气态微粒聚集体，a装置中等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的特殊气体，A正确； B．c装置为电解池，左侧电极为阴极、右侧电极为阳极，则电解池工作时氧离子钾离子由右室移向左室的阴极区，B正确； C．装置c中右侧电极为电解池的阳极，氢氧根离子在阳极失去电子发生氧化反应生成氧气和水：，C错误； D．由分析可知，将a装置中得到的氮气、氧气和氮的氧化物通入盛有过量氢氧化钾溶液的b装置中的目的是将氮的氧化物转化为，b中可能发生反应一氧化氮、二氧化氮在碱性条件下发生归中反应生成亚硝酸盐：，D正确； 故选C。 考向2 电极反应的书写 例2 （24-25高三上·福建宁德·阶段练习）某课题组用直接液态燃料电池驱动装置组装自供电制氢系统(如图，表示)。在电场作用下，双极膜中水电离出的离子向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为正极，d极发生还原反应 B．池的总反应： C．双极膜中，向b极移动 D．一段时间后，池中浓度减小 【答案】D 【分析】池是原电池，b极为正极，电极反应为，a为正极，电极反应为，总反应为；OHzS装置是电解池。c是阳极， c极N2H4失电子生成氮气，电极反应为；d是阴极，水得电子生成氢气，电极反应为，据此分析； 【详解】A．b极为正极，双氧水得电子生成水，发生还原反应，电极反应为，A正确； B．据以上分析可知，池的总反应：，B正确； D．一段时间后，池总反应为， 浓度不变，D错误； 故选D。 思维建模 电极反应的书写方法 1．书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 3．电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 4．“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。 【变式训练1】（24-25高三上·福建福州·期中）利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是 A．电极A为阴极 B．电极B发生的反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+ C．LiMn2O4中的Mn元素均转移到了MnO2中 D．电解池中H+经阳离子交换膜移向电极A 【答案】C 【分析】用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2，由图可知，B极Mn元素化合价升高失电子，故B极为阳极，电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+，A极为阴极，电极反应式为LiMn2O4+3e-+8H+=2Mn2++Li++4H2O，据此作答。 【详解】A．A极Mn元素化合价降低得电子，故A极为阴极，故A正确； B．由分析可知B极为阳极，电极反应式为Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+，故B正确； C．由两极反应可知电解总反应为2LiMn2O4+4H+2Li++Mn2++3MnO2+2H2O，故C错误； D．电解池中H+经阳离子交换膜移向A极(阴极)，故D正确； 答案选C。 【变式训练2·变考法】（24-25高三上·福建泉州·阶段练习）有机电化学合成是一种环境友好的合成方法，由对硝基苯甲酸制取对氨基苯甲酸的电解装置如图所示，其中双极膜能将H2O解离成H+和OH-。 下列说法错误的是 A．a为电源的负极 B．电解后阴极区溶液pH降低 C．每产生1mol [Ag(NH3)2]+就有1mol H2O发生解离 D．Pt的电极反应方程式可表示为： 【答案】B 【分析】根据装置示意图可知，Ag在b极失去电子，为阳极，银离子结合NH3转化为[Ag(NH3)2]+，则b极为正极，且阳极的反应式为Ag-e-+2NH3=[Ag(NH3)2]+，a为负极，Pt为阴极，阴极上对硝基苯甲酸转化为对氨基苯甲酸，电极方程式为：； 【详解】A．由分析知，b极为正极，a为负极，故A正确； B．由分析知，阴极反应消耗氢离子、有水生成，则电解后阴极区氢离子的浓度会下降，溶液pH上升，故B错误； C．由分析知，每产生1mol [Ag(NH3)2]+需转移1mol电子，阴极消耗每产生1mol 氢离子，已知双极膜能将H2O解离成H+和OH-，则就有1mol H2O发生解离，故C正确； D．由分析知，Pt的电极反应方程式可表示为：，故D正确； 答案选B。 【变式训练3】（2025·福建龙岩·二模）一种电催化及联产环己酮肟()的装置如图。下列说法正确的是 A．阳极产生氧气的量与阴极消耗氧气的量相等 B．理论上，外电路每转移4mol电子，阳极区溶液质量减少32g C．阴极区生成环己酮肟的反应为+H2O2+NH4HCO3=CO2↑++3H2O D．理论上，生成1mol环己酮肟，至少需要22.4L 【答案】C 【分析】根据图示，左侧电极与电源正极相连，左侧为阳极，此处水被氧化得到氧气，则阳极式为；右侧电极与电源负极相连，右侧为阴极，此处氧气被还原得到过氧化氢，则阴极式为。 【详解】A．结合分析知，阳极区：，阴极区：，根据得失电子守恒知，阳极产生氧气的量与阴极消耗氧气的量不相等，A错误； B．阳极式为，理论上，外电路转移4mol电子时，阳极区产生1mol氧气，同时有4mol透过交换膜由阳极区迁移至阴极区，则阳极区溶液质量减少32g+4g=36g，B错误； C．由图知，阴极产生的过氧化氢能与环己酮、碳酸氢钠反应生成环己酮肟，结合原子守恒可确定阴极区生成环己酮肟的反应为+H2O2+NH4HCO3=CO2↑++3H2O，C正确； D．阴极区依次发生反应：、+H2O2+NH4HCO3=CO2↑++3H2O，理论上每生成1mol环己酮肟，至少需要消耗1mol，由于未指明气体是否处于标准状态下，不能确定氧气的具体体积，D错误； 故选C。 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 1．电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型：氧化反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型：还原反应)。 检验阳极产物的方法是用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为NaOH。 2．电解方程式 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式：2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 （1）阳离子交换膜的作用：阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 （2）a、b、c、d加入或取出的物质分别是饱和食盐水、稀NaOH溶液、稀食盐水、浓NaOH溶液；X、Y分别为Cl2、H2。 得分速记 阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。 知识点2 电冶金 1．电解精炼铜 （1）电极材料：阳极为粗铜，阴极为纯铜。 （2）电解质溶液：含Cu2＋的盐溶液。 （3）电极反应式 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。 2．利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑ 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al 得分速记 工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。 知识点2 电冶金 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。 实例——电镀铜 阳极(铜片)：Cu－2e－===Cu2＋； 阴极(待镀铁件)：Cu2＋＋2e－===Cu。 得分速记 1．电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 2．电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 3．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 考向1 电解原理的应用 例1 （2023·福建·一模）应用电化学方法，对水体消毒并去除余氯，装置如下图所示。下列说法正确的是 A．闭合后，可对池中的水杀菌消毒 B．断开，闭合时，由M极流出 C．断开，闭合后，N极金属不断累积 D．钠离子交换膜可用质子交换膜代替 【答案】A 【分析】断开，闭合时，构成电解池装置，M极为阳极，电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑，氯气进入水池消毒，N极为阴极，电极反应式：Na++e-=Na；断开，闭合时，构成原电池装置，M极为正极，电极反应式：Cl2+2e-=2Cl，除去余氯，N极为负极，电极反应式：Na-e-=Na+。 【详解】A．闭合后，构成电解池装置，M极为阳极，电极反应式：2Cl--2e-=Cl2↑，氯气进入水池消毒，A正确； B．断开，闭合时，构成原电池装置，M极为正极，N极为负极，由N极流出，B错误； C．断开，闭合后，构成原电池装置，N极为负极，电极反应式：Na-e-=Na+，N极金属不断减少，C错误； D．钠离子交换膜换成质子交换膜后H+会穿过膜与N极的Na反应，故不可换为质子交换膜，D错误； 答案选A。 思维建模 【变式训练1】（2019·天津·三模）图甲是利用一种微生物将废水中尿素[CO(NH2)2]的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置在图乙中的铁上镀铜。下列说法中错误的是 A．铜电极应与Y电极相连接 B．H+通过质子交换膜由左向右移动 C．当N电极消耗0.25mol气体时，则铁电极增重16g D．M电极的电极反应式为CO(NH2)2 + H2O -6e- = CO2↑ +N2↑ +6H+ 【答案】C 【解析】甲图是将化学能转化为电能的原电池，电解质溶液为酸性溶液，M电极是负极，尿素在负极上失电子发生氧化反应，N电极是正极，氧气在正极上得电子发生还原反应；乙图是铁上镀铜的电镀装置，铜与原电池正极相连做阳极，铁与负极相连做阴极。 【详解】A项、铁上镀铜时，则铁为阴极应与负极相连，铜为阳极应与正极Y相连，故A正确； B项、M是负极，N是正极，H+通过离子交换膜由M极移向N极，即由左向右移动，故B正确； C项、当N电极消耗0.25 mol氧气时，装置中转移0.25mol×4=1 mol电子，由得失电子数目守恒可知铁电极增重的质量为0.5mol××64 g·mol－1=32 g，故C错误； D项、尿素在负极M电极上失电子发生氧化反应生成氮气、二氧化碳和水，电极反应式为H2NCONH2＋H2O－6e－=CO2↑＋N2↑＋6H＋，故D正确； 故选C。 【点睛】电镀铜时，镀层金属Cu应当作为阳极，应与电源正极相连，铁与负极相连做阴极是解答关键。 【变式训练2】（21-22高二上·福建宁德·期中）图形电镀具备导体图形侧生长小、线条边缘陡直、图形分辨率高等优点，广泛应用于微带电路制作。板件经过贴膜曝光显影后形成一定的线路，图形电镀就是针对干膜没有覆盖的铜面进行选择性加厚和保护。工艺主要流程和电镀原理如图所示，下列说法一定错误的是 A．“除油”是把油污等有机物及其他残余物除去使板面干净光洁 B．“水洗”是除去PCB板上残留的溶液避免对下个步骤产生干扰 C．“微蚀”粗化铜面表面反应原理为Na2S2O8 + Cu = CuSO4 + Na2SO4 D．“镀铜”时PCB板为阴极，发生的电极方程式为Cu-2e-= Cu2+ 【答案】D 【详解】A．“除油”是在酸性条件下把油污等有机物发生水解反应而溶解除去，及其他残余物除去使板面干净光洁，以便后续铜的电镀，A正确； B．水洗”是除去PCB板多余的Na2S2O8，防止其与铜单质反应，B正确； C．“微蚀”粗化铜面表面加入Na2S2O8具有氧化性，可与铜反应生成硫酸铜，反应原理为Na2S2O8 + Cu = CuSO4 + Na2SO4，C正确； D．“镀铜”时PCB板为阳极，发生的电极方程式为Cu-2e-= Cu2+，D错误； 故选：D。 考向2 交换膜在电化学中的应用 例1（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示。下列说法错误的是 A．交换膜b为阴离子交换膜 B．乙池中总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310+5 C．当浓缩室得到4L0.6mol/L盐酸时，M室溶液的质量变化为36g(溶液体积变化忽略不计) D．若甲池有0.25molO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68L(标准状况) 【答案】C 【分析】由图可知，甲为原电池，乙和丙为电解池；甲中通入NO的一极作负极，通入氧气的一极作正极；乙池中通入 SO2的电极连接电源的正极，为阳极，阳极上二氧化硫发生氧化反应生成硫酸根离子，阴极上一氧化氮发生还原反应生成铵根离子；丙池中阳极上水放电，发生氧化反应生成氧气和氢离子，氢离子从M室通过a膜进入浓缩室，N室中氯离子向阳极移动，通过b膜进入浓缩室，最终得到较浓的盐酸；据此分析解答。 【详解】A．M室反应2H2O-4e-=O2+4H+产生的H+通过a膜和N室通过b膜的Cl-在浓缩室形成HCl，所以b膜为阴离子交换膜，A项正确； B．乙池中SO2被氧化为而NO被还原为，按升降守恒5molSO2只能还原2molNO，反应中需要补充NH3，所以总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310NH+5SO，B项正确； C．M室产生1molO2移出4molH+相当于M室减少2molH2O，得到关系式：4H+~2H2O(减少)，浓缩室得到4L浓度为0.6mol•L-1的盐酸即产生H+物质的量为4L×(0.6-0.1)mol/L=2mol。所以M室减少的水物质的量为1mol，质量为1mol×18g/mol=18g，C项错误； D．甲池消耗O2物质的量为，根据电子守恒得到关系式为：5O2~20e-~4NO~10SO2，则NO、SO2的物质的量分别为0.25mol×=0.2mol、0.25mol×2=0.5mol，标况下气体总体积为0.7mol×22.4L/mol=15.68L，D项正确； 故选C。 思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤： 【变式训练1】（23-24高二上·福建三明·期末）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时右侧溶液pH不变 B．充电时的总反应为 C．放电时电子由铅电极经质子交换膜移向多孔碳电极 D．放电时电路中每转移1mol电子，左侧溶液质量减少49g 【答案】D 【分析】该储能电池放电时，Pb/PbSO4为负极，Pb失电子结合硫酸根离子生成PbSO4，则多孔碳电极为正极，正极上Fe3＋得电子转化为Fe2＋；充电时，多孔碳电极为阳极，Fe2＋失电子生成Fe3＋，Pb/PbSO4电极为阴极，PbSO4得电子生成Pb和硫酸； 【详解】A．充电时多孔电极为阳极，发生反应，同时溶液中的氢离子移向阴极即左侧区域导致右侧溶液氢离子浓度减小，pH增大，A错误； B．充电时，总反应为，B错误； C．放电时，多孔碳电极为正极，Pb/PbSO4为负极，电子由铅电极经导线移向多孔碳电极，C错误； D．放电时，Pb/PbSO4为负极，发生反应，电路中每转移1mol电子，左侧溶液中有0.5mol生成，同时1molH+通过质子交换膜移向右侧，导致左侧溶液质量减少， D正确； 故答案选D。 【变式训练2】（22-23高二上·广东肇庆·阶段练习）如下所示电解装置中，通电后石墨电极II上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断正确的是 A．a是电源的正极 B．通电一段时间后，向石墨电极II附近滴加石蕊溶液，出现蓝色 C．当1.6gFe2O3完全溶解时，至少产生气体0.336L(折合成标准状况下) D．M膜为阳离子交换膜，N膜为质子交换膜 【答案】C 【分析】由题意可知，通电后石墨电极Ⅱ上有O2生成，氧元素价态升高失电子，故石墨电极Ⅱ为阳极，电极反应式为2H2O−4e−＝O2↑+4H+，石墨电极Ⅰ为阴极，电极反应式为Cu2++2e−＝Cu，据此作答。 【详解】A．石墨电极Ⅰ为阴极，故a为负极，故A错误； B．石墨电极Ⅱ为阳极，电极反应式为2H2O−4e−＝O2↑＋4H+，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色，故B错误； C．当1.6gFe2O3完全溶解时，对应的物质的量为0.01mol，说明产生了0.06mol的氢离子，结合阳极电极反应式为2H2O−4e−＝O2↑＋4H+，产生的氧气的物质的量为0.015mol氧气，即0.336L （折合成标准状况下），故C正确； D．右侧为阳极，生成O2的同时产生H+，H+通过N膜使氧化铁溶解，右侧生成铜单质，中间溶液电中性，故氯离子经过阴离子交换膜进入中间溶液，故M膜为阴离子交换膜，N膜为质子交换膜，故D错误； 故答案选C。 【变式训练3】（2024·福建龙岩·一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法正确的是 A．该电池可选用Li2SO4水溶液做离子导体 B．放电时，电极B反应为CO2+4e- = C+2O2- C．充电时，Li+从电极A移向电极B D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加40g 【答案】D 【分析】放电时，A为负极，电极反应为，B为正极，电极反应为，充电时，A为阴极，电极反应式为，B为阳极，电极反应为，据此分析。 【详解】A．放电时电极A为负极，电极材料为Li，会与水反应，因此该电池只可选用无水电解液，A错误； B．放电时，B为正极，电极反应为，B错误； C．充电时，阳离子移向阴极，则的移动方向是从电极B移向电极A，C错误； D．放电时，正极电极反应为，增加的质量为二氧化碳与锂离子的总质量，当有4mol电子转移时，增加的质量为(3×44+4×7)g=160g，则电路中每通过1mol电子时，正极区质量增加40g，D正确； 故答案选D。 考向3 有关电化学的计算 例1（23-24高二上·福建三明·阶段练习）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是    A．乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B．甲池通入CH4的电极反应式为 C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D．甲池中消耗0.56L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90g固体 【答案】B 【分析】甲池为燃料电池，通入甲烷的是负极，通入氧气的是正极，电流由正极流出经过乙、丙池最终流向负极。乙、丙池是电解池，乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，丙池中，阳极是与乙池相连的电极，发生的是氯离子失去电子的氧化反应，阴极是与甲池相连的电极，氢离子放电产生氢气。 【详解】A．乙池中石墨连接甲池的正极，为电解池的阳极，电解硫酸铜溶液，Ag电极为阴极，电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极，故A正确； B．甲池通入CH4的电极为负极，失去电子，电极反应式为：，故B错误； C．乙池发生的是电解池反应，两极析出的分别是Cu和O2，因此加入CuCO3或CuO后溶液能够复原，故C正确； D．甲池中正极电极反应式为， 0.56L(标准状况下)O2物质的量为0.025mol，转移电子0.1mol，根据丙池中，阴极是与甲池相连的电极，氢离子放电产生氢气，转移0.1mol电子，减少0.1mol氢离子，生成0.1mol氢氧根离子，镁离子和氢氧根离子结合为氢氧化镁，理论上最多产生0.05mol氢氧化镁，质量为0.05mol×58g/mol=2.90g，故D正确； 故选B。 思维建模 1．计算原理——三个相等。 (1)同一原电池的正、负极的电极反应中得失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极的电极反应中得失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应时，得失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。 2.计算方法——三种常用方法。 (1)根据总反应计算。先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据得失电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴、阳两极产物，正、负两极产物，相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算。根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式： 4e-~~(式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 【多步骤反应流程机理图】【变式训练1】（23-24高三上·浙江·开学考试）以某锂离子电池、丙烯腈电合成己二腈[NC(CH2)4CN]的装置如图所示(电极均为石墨)。该锂离子电池的总反应是。下列说法不正确的是 A．B为正极，电极反应式为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4 B．阴极区的电极反应为2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN，一段时间后，阴极室的pH增大 C．石墨电极C产生O2，稀硫酸的作用为增强溶液导电性 D．当电路中转移1mol e- 时，阳极室溶液质量减少9g(不考虑氧气溶解) 【答案】B 【分析】从电极反应式看，在A极，LixCy转化为Li+和Cy，所以A极失去电子，作负极，B极作正极，C极作阳极，D极作阴极，据此解答即可。 【详解】A．由总反应式结合分析可知，B极为正极，其电极反应式为Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4，A正确； B．由分析可知，D电极为阴极区的电极反应为2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN，阳极室中产生的H+通过质子交换膜进入阴极室，根据电荷守恒可知，一段时间后，阴极室的pH不变，B错误； C．由分析可知，石墨电极C为阳极，发生氧化反应，电极反应为：2H2O-4e-=4H++O2↑产生O2，稀硫酸的作用为增强溶液导电性，C正确； D．根据电极反应式2H2O-4e-=4H++O2↑可知，当电路中转移1mol e- 时，阳极室溶液放出8gO2，同时有1molH+通过质子交换膜进入阴极室，质量又减小1g，故阳极室质量一共减少9g，D正确； 故答案为：B。 【变式训练2】（22-23高二上·福建泉州·阶段练习）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是    A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g 【答案】C 【分析】该装置外接电源，为电解池装置，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体，说明发生反应：，则乙装置左侧电极为电解池阴极，右侧为阳极；电源左侧为负极，右侧为正极； 【详解】A．根据分析可知，乙中左侧电极反应式：Cu2+ ＋2e−=Cu，故A正确； B．在丙装置中阳极发生失电子反应，阳极电极反应式：，阴极电极反应式：，所以电解过程中丙中溶液酸碱性无变化，故B正确； C．甲装置中阳极电极反应：，阴极电极反应：，相当于从溶液中逸出HCl气体，若加入盐酸，则多加入了水，会导致KCl溶液浓度减小，故C错误； D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，两极各产生0.1mol气体，转移电子数0.2mol，丙中Cu电极银离子得电子产生银单质，转移0.2mol电子时，有0.2molAg生成，则增重21.6g，故D正确； 答案选C。 【变式训练3】（22-23高一上·全国·课后作业）为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 【答案】D 【分析】右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，所以右侧发生反应Ag++e-=Ag，右侧为正极、左侧为负极，负极Ag-e-=Ag+。 【详解】A．银离子能与氯离子反应产生沉淀，则盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液，A正确； B．左侧为负极区，银片1电极为负极，负极反应为：Ag-e-=Ag+，盐桥中硝酸根离子向负极移动，则左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大，B正确； C．当转移1mol电子时，负极溶液中能增加1molAgNO3，所在的烧杯中溶液增重170g，故C正确； D．右侧烧杯中硝酸银溶液浓度大，银离子氧化性强，若盐桥换成铜丝，则右侧烧杯内自发进行Cu+2Ag+=Cu2++2Ag、右侧烧杯为原电池，铜丝作负极、银片2作正极；而左侧烧杯内就变成电解装置，银片1与电源正极相连为阳极，铜丝与电源负极相连为阴极、电解液为硝酸银溶液，左侧烧杯为电镀装置，则电流计指针偏转，故D错误； 选D。 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属腐蚀 1．金属腐蚀的概念：金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的 现象。 2.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 3.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生化学反应 不纯的金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈酸性 水膜呈弱酸性或中性 正极反应 2H＋＋2e－===H2↑ O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 得分速记 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 4.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率： 1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 知识点2 两种保护方法 1．加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。 2．电化学防护 （1）牺牲阳极法——原电池原理：正极为被保护的金属；负极为比被保护的金属活泼的金属； （2）外加电流法——电解原理：阴极为被保护的金属，阳极为惰性电极。 得分速记 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (4)两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 (5)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 考向1 金属的腐蚀 例1 （24-25高一下·福建莆田·期中）将铁粉和活性炭的混合物用溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为 B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以醋酸溶液代替溶液，铁主要还是发生吸氧腐蚀 【答案】C 【详解】A．铁被氧化的电极反应式为Fe−2e-=Fe2+，A错误； B．铁腐蚀过程中将化学能转化为电能，但不能全部转化，B错误； C．活性炭具有导电性，可作为原电池的正极，加速铁的腐蚀，C正确； D．以醋酸溶液代替NaCl溶液，由于醋酸溶液中H+浓度大，使铁发生析氢腐蚀，D错误； 故选C。 思维建模 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。 【变式训练1】（2021高二·全国·专题练习）铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．此过程中还涉及反应 C．此过程中、均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 【答案】B 【分析】根据图片知，水中溶解了氧气，铜、铁和水构成了原电池，较活泼的金属作负极，较不活泼的金属作正极，发生吸氧腐蚀，负极上铁失电子发生氧化反应，正极上氧气得电子发生还原反应，原电池放电时，电子从负极流向正极。 【详解】A．正极上氧气得电子发生还原反应，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，故A错误； B．负极上发生的电极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-，亚铁离子和氢氧根离子反应生成氢氧化亚铁，氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为：，故B正确； C．该原电池中铜作正极，原电池放电时，负极失电子容易被腐蚀，正极被保护，所以铜不被腐蚀，故C错误； D．该原电池放电时，外电路上电子从负极铁流向正极铜，电流从Cu移向Fe，故D错误； 故选B。 【变式训练2】（23-24高二上·福建三明·期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．图示为析氢腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，铁管道腐蚀加速 D．阴极的电极反应式为 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．形成Fe-Cu原电池，中性或弱碱性条件下发生吸氧腐蚀，A错误； B．暖气片表面刷油漆可隔绝氧气，从而防止金属腐蚀，B正确； C．锌比铁活泼，形成锌-铁原电池，锌作负极，保护铁管道，C错误； D．铁管道与电源负极相连，为阴极，阴极得电子，电极反应式为2H2O+2e-=2OH-+H2↑，D错误； 故选B。 【变式训练3】（24-25高二上·福建福州·期中）我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是 A．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为 B．可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生 C．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率 D．钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀 【答案】B 【详解】A．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为Fe-2e-=Fe2+，A错误； B．将钢铁部件与电源负极连接作阴极，属于外加电流法，可以减缓腐蚀发生，B正确； C．发生电化学腐蚀的速率大于化学腐蚀速率，C错误； D．铜镀层破损后，Cu、Fe和海水构成原电池，Fe失电子作负极，Fe加速被腐蚀，D错误； 故选：B。 考向2 金属腐蚀的防护 例2 （24-25高二上·福建福州·期中）下列图示与对应叙述不正确的 A．用图甲的装置可在实验室制备少量NH3 B．用图乙的装置可实现在铁表面镀铜 C．图丙装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护 D．图丁两个装置中电流计指针偏转方向相同，正极上均产生氢气 【答案】C 【详解】A．由图可知，装置甲利用氯化铵和氢氧化钙加热制备氨气，使用碱石灰干燥，采用向下排空气法收集氨气，试管中用棉花防止氨气的逸出，减少与空气的对流，则装置甲能达到实验室制备少量氨气的实验目的，故A正确； B．电镀时，镀层金属铜作阳极，待镀镀件应该与电源的负极相连作阴极，硫酸铜为电解质溶液，故B正确； C．要保护钢闸门，钢闸门应与电源的负极相连，故C错误； D．两个装置中左边都是负极，右边都是正极，因此电流计指针偏转方向相同，正极都是氢离子得电子，因此都产生氢气，故D正确； 故答案选C。 思维建模 金属防护分析建模 两种防护 解题模型 首先判断防护类型 其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理 结合生活实际对选项做出合理判断 【变式训练1】（24-25高二上·广东江门·期末）电化学的腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的是 A．图甲：从粗银(含Cu、Au等)中提纯银 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 【答案】D 【详解】A．甲为电解池装置，右侧为阳极，即粗银为阳极，左侧为阴极，纯银为阴极，可实现提纯银，A不符合题意； B．乙中铜板打上铁铆钉后，能形成原电池，铁为负极，铁失电子被氧化，铜为正极，铜板不易被腐蚀，B不符合题意； C．丙为电解池装置，左侧铜片为阳极，铜失电子转化为铜离子，右侧铁钥匙为阴极，铜离子得电子生成铜，可在铁钥匙上镀铜，C不符合题意； D．丁为电解池装置，钢闸门应与电源负极相连，保护钢闸门不被腐蚀，D符合题意； 故选D。 【变式训练2】（24-25高二上·广东广州·期末）下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．该装置为原电池装置，铁作负极，铜作正极，发生吸氧腐蚀，A错误； B．该装置为电解池装置，钢铁闸门与负极相连，作阴极，被保护，属于外加电流法防护，B正确； C．该装置为原电池装置，锌作负极，铁作正极，被保护，属于牺牲阳极保护法，C正确； D．制成不锈钢，改变钢铁内部结构，防止铁生锈，D正确； 故选A。 【变式训练3】（24-25高二上·浙江丽水·期末）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是 A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 【答案】A 【分析】该装置为外加电流的阴极保护法：钢闸门连接电源负极，作电解池的阴极；高硅铸铁连接电源正极，作电解池的阳极 ，据此回答。 【详解】A．在外加电流的阴极保护法中，阳极材料（高硅铸铁）并非 “损耗阳极”（牺牲阳极的阴极保护法中才是损耗阳极），而是惰性阳极（不参与电极反应，仅传递电子），阳极发生氧化反应（一般是溶液中阴离子放电），高硅铸铁不被损耗，A错误； B．通电后，外电路中电子从电源负极流出，流向钢闸门（阴极）；电源正极从阳极（高硅铸铁 ）获得电子，故外电路电子被强制流向钢闸门，B正确； C．环境条件（如海水成分、温度、流速等 ）会影响金属腐蚀的速率，为确保钢闸门得到有效保护，需根据环境条件变化调整保护电流大小，C正确； D．外加电流的阴极保护法可使钢闸门作为阴极，抑制其发生氧化反应（腐蚀反应），使钢闸门表面的腐蚀电流（因腐蚀产生的电流）接近零，D正确； 故选A。 1.（2024年福建卷）从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下： 已知“滤液2”主要含和。下列说法正确的是 A．“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质 B．“酸溶”时产生和离子 C．“碱溶”时存在反应： D．“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 【答案】C 【分析】废线路板先机械粉碎，可以增加其反应的接触面积，加入稀盐酸后铝、锌、铁溶解，进入滤液，通入氧气和加氢氧化钠，可以溶解锡和铅，最后电解精炼得到铜。 【详解】A．机械粉碎的目的是增大接触面积，加快反应速率，A错误； B．酸溶的过程中Al、Zn、Fe转化为对应的和离子，B错误； C．“碱溶”时根据产物中，存在反应：，故C正确； D．电解精炼时粗铜在阳极发生氧化反应，逐步溶解，故D错误； 故选C。 2.（2024年福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液。放电过程中产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法正确的是 A．交换膜为阴离子交换膜 B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C．理论上每生成，需消耗2molLi D．放电时总反应： 【答案】D 【分析】放电过程中产生，由图可知，放电过程中氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，则左侧电极为正极，右侧电极为负极； 【详解】A．放电过程中负极锂失去电子形成锂离子，锂离子通过阳离子交换膜进入左侧生成，A错误； B．锂为活泼金属，会和水反应，故电解质溶液不能为水溶液，B错误； C．充电过程中电解LiCl失去电子发生氧化反应产生：，锂离子在阴极得到电子发生还原生成锂单质：，则每生成，同时生成2mol Li；放电过程中，消耗6mol Li，同时生成4mol LiCl，则整个充放电过程来看，理论上每生成，需消耗1mol Li，C错误； D．由分析，放电过程中，正极氮气得到电子发生还原反应生成Li3N，Li3N又转化为和LiCl，负极锂失去电子发生氧化反应生成锂离子，总反应为，D正确； 故选D。 3.（2023年福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由和形成熔点为的共熔物)，其中氯铝酸根起到结合或释放的作用。电池总反应：。下列说法错误的是 A．含个键 B．中同时连接2个原子的原子有个 C．充电时，再生单质至少转移电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 【答案】D 【分析】放电时铝失去电子生成铝离子做负极，硫单质得到电子做正极，充电时铝离子得到电子生成铝发生在阴极，硫离子失去电子生成硫单质发生在阳极，依此解题。 【详解】 A．的结构为，所以含个键，A正确； B．由的结构可知同时连接2个原子的原子有个，B正确； C．由总反应可知充电时，再生单质需由铝离子得到电子生成，所以至少转移电子，C正确； D．由总反应可知放电时间越长，负极铝失去电子生成的铝离子越多所以n值大的浓度越高，D错误； 故选D。 4.（2022年福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为和水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 A．化学自充电时，增大 B．化学自充电时，电能转化为化学能 C．化学自充电时，锌电极反应式： D．放电时，外电路通过电子，正极材料损耗 【答案】A 【详解】A．由图可知，化学自充电时，消耗O2，该反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，增大，故A正确； B．化学自充电时，无需外接电源即能实现化学自充电，该过程不是电能转化为化学能，故B错误； C．由图可知，化学自充电时，锌电极作阴极，该电极的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，故C错误； D．放电时，1mol转化为 ，消耗2nmol K+，外电路通过电子时，正极物质增加0.02mol K+，增加的质量为0.02mol×39g/mol =0.78g，故D错误； 故选A。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第03讲 电解池 金属的腐蚀与防护 目录 01 考情解码·命题预警 2 02 体系构建·思维可视 3 03 核心突破·靶向攻坚 5 考点一 电解原理 4 知识点1 电解和电解池 4 知识点2 电解规律 5 知识点3 电解池电极反应的书写 5 考向1 电解规律及电解产物的判断 6 思维建模 电解池阴极和阳极的判断方法 考向2 电极反应的书写 7 思维建模 电极反应的书写方法 考点二 电解原理的应用 9 知识点1 氯碱工业 11 知识点2 电冶金 12 考向1 电解原理的应用 13 思维建模 电解池题型的解题思路 考向2 交换膜在电化学中的应用 13 思维建模 离子交换膜 考向3 有关电化学的计算 15 思维建模 电化学中有关计算的方法 考点二 金属的腐蚀与防护 17 知识点1 金属腐蚀 19 知识点2 两种保护方法 20 考向1 金属的腐蚀 21 考向2 金属腐蚀的防护 21 思维建模 金属防护分析建模 04 真题溯源·考向感知 25 考点要求 考察形式 2025年 2024年 2023年 2022年 2021年 电解原理 选择题 非选择题 T5、T9 T8 T9 电解原理综合应用 选择题 非选择题 T9 T8 T9 金属的腐蚀与防护 选择题 非选择题 考情分析： 1．从命题题型和内容上看：主要在选择题中出现。主要包含金属的精炼、科研成果、活泼金属的制取、有关电解产物的判断和计算等内容。 2．从命题思路上看：主要在相关背景下综合考察考生对原电池、电解池的相关概念以及原理的理解掌握，对考生综合能力的要求较强。 复习目标： 1．理解电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。 2．了解电解原理在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用；认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 3．了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。 考点一 电解原理 知识点1 电解和电解池 1.电解：在 作用下，电解质在两个电极上分别发生 和 的过程。 2.电解池： 转化为 的装置。 3.电解池的构成 ①有与电源相连的两个 。 ②电解质溶液(或熔融电解质)。 ③形成 。 4．电极名称和电极反应式 电解池基础模型 惰性电极电解CuCl2溶液 5．电子流向和离子移动方向 导线上(外电路)电子从电源的 极流出，经导线流向电解池的 极。电解池的 极上产生的电子经导线流入电源的 极。溶液中(内电路)阴离子移向 极，阳离子移向 极。 得分速记 1．放电指的是电极上的得、失电子。 2．活性电极指的是除去Au、Pt以外的金属，惰性电极指的是Pt、Au、C电极，不参与电极反应。 3．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电，注意离子导体(电解质)是水溶液还是非水状态。 4．电解水溶液时，K+~Al3+不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 5．书写电解池中的电极反应时，要以实际放电的离子表示，但书写电解总反应方程式时，弱电解质要写成分子式。 6．电解质溶液中未参与放电的离子是否与放电后生成的离子发生反应(离子共存)。 7．要确保两极电子转移的数目相同，且注明条件“电解”。 知识点2 电解规律 1．阳极产物的判断 （1）活性电极(除Au、Pt以外的金属材料作电极)，电极材料失电子，生成金属阳离子。 （2）惰性电极(Pt、Au、石墨)，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序： 活泼电极＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子。 S2－、I－、Br－、Cl－放电，产物分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH－放电，则得到H2O和O2。 2．阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋(水)＞Al3＋＞Mg2＋。 （1）若金属阳离子(Fe3＋除外)放电，则得到相应金属单质；若H＋放电，则得到H2。 （2）放电顺序本质遵循氧化还原反应的优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 3．用惰性电极电解电解质溶液的四种类型 得分速记 类型 电极反应特点 电解质溶液 电解质浓度 pH 电解质溶液复原 电解 水型 阴极：4H++4e-=2H2↑(酸性)，2H2O+2e-=H2↑+2OH-(碱性) 阳极：2H2O-4e-=4H++O2↑(酸性)，4OH--4e-=2H2O+O2↑(碱性) 强碱(NaOH) 增大 增大 加水 含氧酸(H2SO4) 增大 减小 加水 活泼金属的最高价含氧酸盐(Na2SO4) 增大 不变 加水 电解 电解 质型 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 无氧酸(HCl) 减小 增大 通入HCl气体 不活泼金属的无氧酸盐(CuCl2) 减小 — 加氯化铜 放H2 生碱型 阴极：H2O放H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐(NaCl) 生成新电解质 增大 通入HCl(g) 放O2 生酸型 阴极：电解质阳离子放电 阳极：H2O放O2生成酸 不活泼金属的最高价含氧酸盐(CuSO4) 生成新电解质 减小 加氧化铜 知识点3 电解池电极反应式的书写 1．基本电极反应式的书写 用惰性电极电解NaCl溶液 总反应：2NaCl＋2H2O2NaOH ＋ Cl2↑＋ H2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－(或2H＋＋2e－===H2↑) 用惰性电极电解CuSO4溶液 总反应：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 阳极 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋(或4OH－－4e－===2H2O＋O2↑) 阴极 2Cu2＋＋4e－===2Cu 用惰性电极电解熔融MgCl2 总反应：MgCl2(熔融)Mg＋ Cl2↑ 阳极 2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极 Mg2＋＋2e－===Mg 2．提取“信息”书写电极反应式 铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜 总反应：2Al ＋3H2OAl2O3＋3H2↑ 阳极 2Al－6e－＋3H2O===Al2O3＋6H＋ 阴极 6H＋＋6e－===3H2↑ 用惰性电极电解K2MnO4溶液能得到化合物KMnO4 总反应：2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH 阳极 2MnO－2e－===2MnO 阴极 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 有机阳离子、Al2Cl和AlCl组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。 阳极 Al－3e－＋7AlCl===4Al2Cl 阴极 4Al2Cl＋3e－===Al＋7AlCl 3．多膜电解池方程式书写及分析 (1)双膜三室处理吸收液(吸收了烟气中的SO2)(或污水) 阳极室：HSO－2e－＋H2O===SO＋3H＋或SO－2e－＋H2O===SO＋2H＋ 吸收液(或污水)：Na＋穿过阳膜进入阴极室(左室)；HSO和SO穿过阴膜进入阴极室(右室)。 阴极室：2H2O＋4e－===2OH－＋H2↑ HSO ＋ OH－===SO＋H2O 产品： 阳极室 较浓的硫酸 阴极室 左室亚硫酸钠 (2)三膜四室制备硼酸[H3BO3( 一元弱酸)] 阳极室：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ 产品室：H＋＋B(OH)===H3BO3＋ H2O 原料室：B(OH)穿过阴膜进入产品室，Na＋穿过阳膜进入阴极室 阴极室：4H2O＋4e－===2H2↑＋4OH－ 考向1 电解规律及电极产物的判断 例1 （24-25高二上·广东广州·期末）溶液中存在如下平衡：(蓝色)(黄色)。已知蓝色与黄色的复合色为绿色，蓝色的溶液加热后会变为绿色。下列说法正确的是 A．该反应的 B．加入少量固体，溶液颜色由蓝色变为绿色 C．加热蒸干溶液，最终得到固体 D．惰性电极电解溶液，阳极产物为 思维建模 【变式训练1·变载体】（24-25高二下·广西南宁·阶段练习）天津大学化学团队以CO2和辛胺为原料实现了甲酸和辛腈的高选择性合成，装置工作原理如下图。下列说法错误的是 A．Ni2P电极与电源正极相连 B．In/In2O3-x电极上可能有副产物H2产生 C．在In/In2O3-x电极上发生的反应为： D．溶液中有2molOH−迁移时，理论上Ni2P电极上有1mol辛腈生成 【变式训练2】（2025·广东·二模）一种固态氧化物电解池能电解CO2和H2O制备合成气(CO、H2)，其装置如图所示。该装置工作时，下列说法正确的是 A．a电极连接外接电源的负极 B．O2-从a电极移向b电极 C．b电极上CO2的反应为CO2+2e-=CO+O2- D．生成的O2中的О元素均来自CO2 【前沿科技与学科知识结合】【变式训练3】（2025·宁夏银川·三模）中国科学院通过非热等离子体驱动空气活化生成 ，电化学还原生成 ，为更环保的合成氨生产提供了新的前景。c装置中的隔膜只有气体不能通过。 下列有关说法错误的是 A．a装置中等离子体是由电子、阳离子和电中性粒子组成的特殊气体 B．c装置中 由右室移向左室 C．阳极的电极反应为 D．b中可能发生反应： 【答案】C 考向2 电极反应的书写 例2 （24-25高三上·福建宁德·阶段练习）某课题组用直接液态燃料电池驱动装置组装自供电制氢系统(如图，表示)。在电场作用下，双极膜中水电离出的离子向两极迁移。下列叙述错误的是 A．b极为正极，d极发生还原反应 B．池的总反应： C．双极膜中，向b极移动 D．一段时间后，池中浓度减小 思维建模 电极反应的书写方法 1．书写电解池的电极反应式时，可以用实际放电的离子表示，但书写电解池的总反应时，H2O要写成分子式。如用惰性电极电解食盐水时，阴极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，总反应式为2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑。 2．阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。 3．电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。 4．“四步法”书写电极总反应的规律：①列物质、标得失；②选离子、配电荷；③配个数、巧用水；④两式加、验总式。 【变式训练1】（24-25高三上·福建福州·期中）利用废旧锂电池中LiMn2O4制备MnO2的装置如图所示，下列说法错误的是 A．电极A为阴极 B．电极B发生的反应为：Mn2+-2e-+2H2O=MnO2↓+4H+ C．LiMn2O4中的Mn元素均转移到了MnO2中 D．电解池中H+经阳离子交换膜移向电极A 【变式训练2·变考法】（24-25高三上·福建泉州·阶段练习）有机电化学合成是一种环境友好的合成方法，由对硝基苯甲酸制取对氨基苯甲酸的电解装置如图所示，其中双极膜能将H2O解离成H+和OH-。 下列说法错误的是 A．a为电源的负极 B．电解后阴极区溶液pH降低 C．每产生1mol [Ag(NH3)2]+就有1mol H2O发生解离 D．Pt的电极反应方程式可表示为： 【变式训练3】（2025·福建龙岩·二模）一种电催化及联产环己酮肟()的装置如图。下列说法正确的是 A．阳极产生氧气的量与阴极消耗氧气的量相等 B．理论上，外电路每转移4mol电子，阳极区溶液质量减少32g C．阴极区生成环己酮肟的反应为+H2O2+NH4HCO3=CO2↑++3H2O D．理论上，生成1mol环己酮肟，至少需要22.4L 考点二 电解原理的应用 知识点1 氯碱工业 1．电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(反应类型： 反应)； 阴极：2H＋＋2e－===H2↑(反应类型： 反应)。 检验阳极产物的方法是 ，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞， 极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为 。 2．电解方程式 化学方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑； 离子方程式： 。 3．阳离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 （1）阳离子交换膜的作用：阻止 进入阳极室与Cl2发生副反应：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 （2）a、b、c、d加入或取出的物质分别是 、 、 、 ；X、Y分别为 、 。 得分速记 阳离子交换膜(以电解NaCl溶液为例)，只允许阳离子(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱质量。 知识点2 电冶金 1．电解精炼铜 （1）电极材料：阳极为 ，阴极为 。 （2）电解质溶液：含 的盐溶液。 （3）电极反应式 阳极：Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋、Ni－2e－===Ni2＋、Cu－2e－===Cu2＋； 阴极： 。 ④阳极泥的形成 粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为 。 2．利用电解熔融盐(或氧化物)的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。 总方程式 阳极、阴极反应式 冶炼钠 2Cl－－2e－===Cl2↑、2Na＋＋2e－===2Na 冶炼镁 2Cl－－2e－===Cl2↑、Mg2＋＋2e－===Mg 冶炼铝 6O2－－12e－===3O2↑、4Al3＋＋12e－===4Al 得分速记 工业上不能电解熔融MgO、AlCl3制Mg和Al。MgO的熔点较高，MgCl2的熔点较低，工业上电解熔融MgCl2制Mg。由于AlCl3为共价化合物，熔融状态下不导电，所以电解冶炼铝时，电解熔点很高的氧化铝，为降低熔点，加入了助熔剂冰晶石(Na3AlF6)；而且电解过程中，阳极生成的氧气与石墨电极反应，所以石墨电极需定期检查并及时更换补充。 知识点2 电冶金 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他 的方法。 实例——电镀铜 阳极(铜片)： ； 阴极(待镀铁件)： 。 得分速记 1．电解或电镀时，电极质量减小的电极必为金属电极——阳极；电极质量增大的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。 2．电解精炼铜时，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子变成金属阳离子进入溶液，金属活动性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。电解过程中电解质溶液中的Cu2+浓度会减小。 3．电镀时，阳极(镀层金属)失去电子的数目与阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，电镀液的浓度保持不变。 考向1 电解原理的应用 例1 （2023·福建·一模）应用电化学方法，对水体消毒并去除余氯，装置如下图所示。下列说法正确的是 A．闭合后，可对池中的水杀菌消毒 B．断开，闭合时，由M极流出 C．断开，闭合后，N极金属不断累积 D．钠离子交换膜可用质子交换膜代替 思维建模 【变式训练1】（2019·天津·三模）图甲是利用一种微生物将废水中尿素[CO(NH2)2]的化学能直接转化为电能，并生成环境友好物质的装置，同时利用此装置在图乙中的铁上镀铜。下列说法中错误的是 A．铜电极应与Y电极相连接 B．H+通过质子交换膜由左向右移动 C．当N电极消耗0.25mol气体时，则铁电极增重16g D．M电极的电极反应式为CO(NH2)2 + H2O -6e- = CO2↑ +N2↑ +6H+ 【变式训练2】（21-22高二上·福建宁德·期中）图形电镀具备导体图形侧生长小、线条边缘陡直、图形分辨率高等优点，广泛应用于微带电路制作。板件经过贴膜曝光显影后形成一定的线路，图形电镀就是针对干膜没有覆盖的铜面进行选择性加厚和保护。工艺主要流程和电镀原理如图所示，下列说法一定错误的是 A．“除油”是把油污等有机物及其他残余物除去使板面干净光洁 B．“水洗”是除去PCB板上残留的溶液避免对下个步骤产生干扰 C．“微蚀”粗化铜面表面反应原理为Na2S2O8 + Cu = CuSO4 + Na2SO4 D．“镀铜”时PCB板为阴极，发生的电极方程式为Cu-2e-= Cu2+ 考向2 交换膜在电化学中的应用 例1（24-25高二上·福建泉州·阶段练习）NO-空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保一体化，某兴趣小组用该电池模拟工业处理废气和废水的过程，装置如图所示。下列说法错误的是 A．交换膜b为阴离子交换膜 B．乙池中总反应的离子方程式为5SO2+2NO+8H2O+8NH310+5 C．当浓缩室得到4L0.6mol/L盐酸时，M室溶液的质量变化为36g(溶液体积变化忽略不计) D．若甲池有0.25molO2参加反应，则乙池中处理废气(SO2和NO)的总体积为15.68L(标准状况) 思维建模 “隔膜”电解池的解题步骤： 【变式训练1】（23-24高二上·福建三明·期末）某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是 A．充电时右侧溶液pH不变 B．充电时的总反应为 C．放电时电子由铅电极经质子交换膜移向多孔碳电极 D．放电时电路中每转移1mol电子，左侧溶液质量减少49g 【变式训练2】（22-23高二上·广东肇庆·阶段练习）如下所示电解装置中，通电后石墨电极II上有O2生成，Fe2O3逐渐溶解，下列判断正确的是 A．a是电源的正极 B．通电一段时间后，向石墨电极II附近滴加石蕊溶液，出现蓝色 C．当1.6gFe2O3完全溶解时，至少产生气体0.336L(折合成标准状况下) D．M膜为阳离子交换膜，N膜为质子交换膜 【变式训练3】（2024·福建龙岩·一模）电化学“大气固碳”方法是我国科学家研究发现的，相关装置如图所示。下列说法正确的是 A．该电池可选用Li2SO4水溶液做离子导体 B．放电时，电极B反应为CO2+4e- = C+2O2- C．充电时，Li+从电极A移向电极B D．放电时，电路中每通过1mol电子，正极区质量增加40g 考向3 有关电化学的计算 例1（23-24高二上·福建三明·阶段练习）某实验小组设计如图所示装置，下列说法错误的是    A．乙池中电流由石墨电极经过硫酸铜溶液流向Ag电极 B．甲池通入CH4的电极反应式为 C．反应一段时间后，向乙池中加入一定量CuCO3固体能使CuSO4溶液恢复到原来的状态 D．甲池中消耗0.56L(标准状况下)O2，此时丙池中理论上最多产生2.90g固体 思维建模 1．计算原理——三个相等。 (1)同一原电池的正、负极的电极反应中得失电子数相等。 (2)同一电解池的阴、阳极的电极反应中得失电子数相等。 (3)串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应时，得失电子数要相等，在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。 2.计算方法——三种常用方法。 (1)根据总反应计算。先写出电极反应，再写出总反应，最后根据总反应列出比例式计算。 (2)根据得失电子守恒计算。 ①用于串联电路中阴、阳两极产物，正、负两极产物，相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。 ②用于混合溶液中分阶段电解的计算。 (3)根据关系式计算。根据得失电子守恒建立起已知量与未知量之间的桥梁，构建计算所需的关系式。如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式： 4e-~~(式中M为金属，n为其离子的化合价数值) 该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应，灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。 【多步骤反应流程机理图】【变式训练1】（23-24高三上·浙江·开学考试）以某锂离子电池、丙烯腈电合成己二腈[NC(CH2)4CN]的装置如图所示(电极均为石墨)。该锂离子电池的总反应是。下列说法不正确的是 A．B为正极，电极反应式为：Li1-xFePO4+xe-+xLi+=LiFePO4 B．阴极区的电极反应为2CH2=CHCN+2e-+2H+=NC(CH2)4CN，一段时间后，阴极室的pH增大 C．石墨电极C产生O2，稀硫酸的作用为增强溶液导电性 D．当电路中转移1mol e- 时，阳极室溶液质量减少9g(不考虑氧气溶解) 【变式训练2】（22-23高二上·福建泉州·阶段练习）在如图串联装置中，通电片刻即发现乙装置左侧电极表面出现红色固体。下列说法不正确的是    A．乙中左侧电极反应式：Cu2+＋2e−=Cu B．电解过程中丙中溶液酸碱性无变化 C．向甲中加入适量的盐酸，可使溶液恢复到电解前的状态 D．标准状况下当甲中产生4.48 L气体时，丙中Cu电极质量增加21.6 g 【变式训练3】（22-23高一上·全国·课后作业）为探究浓差原电池的原理(当两池中电解质溶液浓度相等时，电流计指针指向0)，某同学做如下实验(盐桥中为用琼脂封装的溶液)，电流计指针发生了偏转。下列说法错误的是 A．盐桥中琼脂封装的溶液不可替换为KCl溶液 B．左侧烧杯中硝酸银溶液浓度将增大 C．当转移1mol电子时，负极所在的烧杯中溶液增重170g D．盐桥换成铜丝，电流计指针不偏转 考点三 金属的腐蚀与防护 知识点1 金属腐蚀 1．金属腐蚀的概念：金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的 现象。 2.金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 3.金属腐蚀的类型 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质直接发生 不纯的金属接触到电解质溶液发生 本质 M－ne－===Mn＋ M－ne－===Mn＋ 现象 被腐蚀 被腐蚀 区别 无 产生 有微弱 产生 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例）： 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜呈 水膜呈 正极反应 负极反应 其他反应 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈 得分速记 1．一般来说可用下列原则判断：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 2．对同一金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 3．活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。 4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，金属腐蚀的速率越快。 4.金属腐蚀快慢的一般规律 (1)在同一电解质溶液中，金属腐蚀的速率快慢：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质溶液相同时，两极的活泼性差别越大，负极金属越易被腐蚀，如Zn—Cu(H2SO4)中的Zn比Zn—Fe(H2SO4)中的Zn腐蚀快。 (3)对由相同正、负极构成的原电池(如Fe—Cu原电池) ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。如：Fe在不同电解质溶液中的腐蚀速率是CuSO4溶液＞稀H2SO4＞NaCl溶液。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。如腐蚀速率： 1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1盐酸＞0.1 mol·L－1醋酸＞海水(起氧化作用的H＋浓度逐渐减小)。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。如腐蚀速率：海水＞淡水＞酒精。 (4)一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远快于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。 知识点2 两种保护方法 1．加防护层 如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料；采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属。 2．电化学防护 （1）牺牲阳极法—— 原理： 极为被保护的金属； 极为比被保护的金属活泼的金属； （2）外加电流法—— 原理： 极为被保护的金属， 极为惰性电极。 得分速记 (1)钢铁发生电化学腐蚀时，负极铁去电子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。 (2)金属腐蚀时，电化学腐蚀与化学腐蚀往往同时存在，但前者更普遍，危害也更严重。 (3)铜暴露在潮湿的空气中发生的是化学腐蚀，而不是电化学腐蚀，生成铜绿的化学成分是Cu2(OH)2CO3。 (4)两种保护方法的比较：外加电流的阴极保护法比牺牲阳极的阴极保护法保护效果好。 (5)金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀，金属活动顺序表中位于氢前面和氢后面的金属都能发生吸氧腐蚀，但只有在金属活动顺序表中氢前面的金属才可能发生析氢腐蚀。 考向1 金属的腐蚀 例1 （24-25高一下·福建莆田·期中）将铁粉和活性炭的混合物用溶液湿润后，置于如图所示装置中，进行铁的电化学腐蚀实验。下列有关该实验的说法正确的是 A．铁被氧化的电极反应式为 B．铁腐蚀过程中化学能全部转化为电能 C．活性炭的存在会加速铁的腐蚀 D．以醋酸溶液代替溶液，铁主要还是发生吸氧腐蚀 思维建模 正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键。潮湿的空气、中性溶液发生吸氧腐蚀；NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氢腐蚀。 【变式训练1】（2021高二·全国·专题练习）铜板上铁铆钉的吸氧腐蚀原理如图所示。下列说法正确的是 A．正极反应式为 B．此过程中还涉及反应 C．此过程中、均被腐蚀 D．此过程中电流从Fe流向Cu 【变式训练2】（23-24高二上·福建三明·期中）下列关于电化学腐蚀、防护与利用的说法中，正确的是 A．图示为析氢腐蚀 B．暖气片表面刷油漆可防止金属腐蚀 C．连接锌棒后，铁管道腐蚀加速 D．阴极的电极反应式为 A．A B．B C．C D．D 【变式训练3】（24-25高二上·福建福州·期中）我国有着丰富的海风资源，在海水中建立风电设备，防腐蚀是一个突出问题。下列说法正确的是 A．钢铁发生吸氧腐蚀时负极发生的反应为 B．可将钢铁构件与电源负极连接减缓腐蚀发生 C．海水中发生化学腐蚀的速率大于电化学腐蚀速率 D．钢铁构件表面的镀铜破损后依然会保护内部钢铁不被腐蚀 考向2 金属腐蚀的防护 例2 （24-25高二上·福建福州·期中）下列图示与对应叙述不正确的 A．用图甲的装置可在实验室制备少量NH3 B．用图乙的装置可实现在铁表面镀铜 C．图丙装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护 D．图丁两个装置中电流计指针偏转方向相同，正极上均产生氢气 思维建模 金属防护分析建模 两种防护 解题模型 首先判断防护类型 其次根据原电池原理和电解池原理分析防腐原理 结合生活实际对选项做出合理判断 【变式训练1】（24-25高二上·广东江门·期末）电化学的腐蚀、防护与利用在日常生活中比较常见。下列各图不能达到相应目的是 A．图甲：从粗银(含Cu、Au等)中提纯银 B．图乙：铜板打上铁铆钉后，铜板不易被腐蚀 C．图丙：铁钥匙上镀铜 D．图丁：保护钢闸门不被腐蚀 【变式训练2】（24-25高二上·广东广州·期末）下列关于金属腐蚀与防护，说法不正确的是 A．发生析氢腐蚀 B．外加电流法防护 C．牺牲阳极法实验 D．制成不锈钢防护 A．A B．B C．C D．D 【变式训练3】（24-25高二上·浙江丽水·期末）金属腐蚀会对设备产生严重危害，腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。下图为对海水中钢闸门的防腐措施示意图，下列说法不正确的是 A．高硅铸铁是作为损耗阳极材料发挥作用的 B．通电后外电路的电子被强制流向钢闸门 C．保护电流应该根据环境条件变化进行调整 D．通电后使钢闸门表面的腐蚀电流接近零 1.（2024年福建卷）从废线路板(主要成分为铜，含少量铅锡合金、铝、锌和铁)中提取铜的流程如下： 已知“滤液2”主要含和。下列说法正确的是 A．“机械粉碎”将铅锡合金转变为铅和锡单质 B．“酸溶”时产生和离子 C．“碱溶”时存在反应： D．“电解精炼”时，粗铜在阴极发生还原反应 2.（2024年福建卷）一种兼具合成功能的新型锂电池工作原理如图。电解质为含有机溶液。放电过程中产生，充电过程中电解LiCl产生。下列说法正确的是 A．交换膜为阴离子交换膜 B．电解质溶液可替换为LiCl水溶液 C．理论上每生成，需消耗2molLi D．放电时总反应： 3.（2023年福建卷）一种可在较高温下安全快充的铝-硫电池的工作原理如图，电解质为熔融氯铝酸盐(由和形成熔点为的共熔物)，其中氯铝酸根起到结合或释放的作用。电池总反应：。下列说法错误的是 A．含个键 B．中同时连接2个原子的原子有个 C．充电时，再生单质至少转移电子 D．放电时间越长，负极附近熔融盐中n值小的浓度越高 4.（2022年福建卷）一种化学“自充电”的锌-有机物电池，电解质为和水溶液。将电池暴露于空气中，某电极无需外接电源即能实现化学自充电，该电极充放电原理如下图所示。下列说法正确的是 A．化学自充电时，增大 B．化学自充电时，电能转化为化学能 C．化学自充电时，锌电极反应式： D．放电时，外电路通过电子，正极材料损耗 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$